Ааа. Лабораторная работа 2 Оценка потерь на трассе спутниковой линии связи 1 Цель работы
 Скачать 1.25 Mb.
|
Лабораторная работа №2 «Оценка потерь на трассе спутниковой линии связи»1 Цель работы Изучить методику расчёта потерь энергии сигнала в свободном пространстве. Изучить методику расчёта потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи, вызванных поглощением в спокойной атмосфере. Изучить методику расчёта потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи, вызванных поглощением в осадках. Изучить зависимость потерь энергии сигнала от угла места и диапазона частот. Рассчитать потери энергии сигнала для своего варианта. 2 Подготовка к работе Выполнить лабораторную работу №1 Изучить теоретические сведения об основах расчёта потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи. Повторить основы использования MathCAD для вычисления и построения графиков. 3 Теоретические сведения. Общие замечания Напомним, что общие (результирующие) потери при распространении радиоволн в спутниковых системах связи определяются выражением:  , (3.1) где  - потери энергии сигнала радиоволн при распространении в свободном пространстве, дБ - дополнительные потери энергии радиоволн при распространении в реальных условиях, дБ. В свою очередь, дополнительные потери определяются выражением:  , (3.2)где  - потери в спокойной атмосфере, - потери в осадках, - потери из-за неточности наведения антенн, - поляризационные потери. Составляющие формул 3.1 и 3.2 подробно рассмотрены в разделе 1.6.1 4 Выполнение лабораторной работы 4.1Расчет потерь в свободном пространстве В рамках лабораторной работы проводится исследование влияния параметров спутниковой линии на качество сигнала на входе приемника, т.е. рассматривается «линия вниз». В соответствии с номером бригады для заданного диапазона указать частоты для использования на линии вниз. На рабочем компьютере откройте Файл Расчет потерь в свободном пространстве. В рабочем листе Mathcad введите рабочую частоту, в соответствии с вариантом и наклонную дальность, рассчитанную в первой лабораторной работе.  Рисунок 1 – Пример ввода исходных данных Обратите внимание, что цифра, полученная на этом этапе необходима для энергетического расчёта в соответствии с вашим вариантом. Снимите график зависимости потерь в свободном пространстве от наклонной дальности, вводя в исходные данные только рабочую частоту (рисунок 2). Значение наклонной дальности является изменяемым параметром, вводить свое расчётное значение не нужно.  Рисунок 2 – Пример ввода исходных данных Снимите график зависимости потерь в свободном пространстве от частоты, вводя в исходные данные только наклонную дальность (рисунок 3). Значение частоты является изменяемым параметром, вводить свое расчётное значение не нужно.  Рисунок 3 - Пример ввода исходных данных По получившимся графикам сделать выводы.
Контрольные вопросы Дайте определение параметрам азимут и угол места Перечислите основные постоянные величины, входящие в формулы для расчёта геометрических соотношений Чему равны угол места и наклонная дальность, если точка приёма расположена точно под геостационарным спутником на экваторе. В каком диапазоне С, Кu или Ка больше потери энергии в свободном пространстве и почему? При каком минимальном значении угла места возможен приём сигнала земной станцией? Какие основные правила нужно соблюдать при выборе спутника для организации приёма сигнала в заданной точке земной поверхности? Потери энергии сигнала при распространении составляют 2  . Выразите это значение в логарифмических величинах.Как связаны между собой величины угла, выраженные в градусах и радианах? 4.2 Оценка дополнительных потерь энергии сигнала на спутниковой линии связи, вызванных поглощением в спокойной атмосфере На рабочем компьютере откройте Файл Расчет потерь в спокойной атмосфере. В первой части расчётного листа MathCAD приведены полные расчётные формулы, включающие в себя множество переменных величин, подлежащих учёту при оценке энергии сигнала в спокойной атмосфере. В рамках данной лабораторной работы рассматриваются системы, использующие геостационарную орбиту, поэтому часть значений может быть определена заранее, а расчётная формула может быть упрощена. В соответствии с исходными данными заполнить соответствующие строки (выделено красным цветом), стандартные параметры в спокойной атмосфере остаются неизменными (рисунок 4).
 Рисунок 4 – Пример ввода исходных данных Полученные расчеты свести в таблицу:
Исследование зависимости потерь энергии сигнала в водяных парах от частоты радиосигнала Для фиксированного значения угла места и высоты точки приёма над уровнем моря построить график зависимости потерь энергии сигнала в водяных парах от частоты радиосигнала (рисунок 5). Значение частоты является изменяемым параметром, вводить значение, соответствующее своему варианту, не нужно.  Рисунок 5 - Пример ввода исходных данных Зафиксируйте график в отчет. Сделайте соответствующие выводы.
Исследование зависимости потерь энергии сигнала в кислороде от частоты радиосигнала Аналогично предыдущему пункту введите требуемые исходные данные, зафиксируйте график в отчет и сделайте соответствующие выводы.
Снимите результирующий график зависимости потерь энергии сигнала в спокойной атмосфере от частоты радиосигнала и сделайте выводы. Исследование зависимости потерь энергии сигнала в спокойной атмосфере от угла места Для фиксированного значения частоты радиосигнала и высоты точки приёма над уровнем моря построить график зависимости потерь энергии сигнала в спокойной атмосфере от значения угла места (рисунок 6). Значение угла места является изменяемым параметром, вводить рассчитанное значение, соответствующее своему варианту, не нужно.  Рисунок 6 - Пример ввода исходных данных
4.3 Оценка дополнительных потерь энергии сигнала на спутниковой линии связи, вызванных поглощением в дожде На рабочем компьютере откройте Файл Расчет потерь в дожде. В первой части расчётного листа MathCAD приведены полные расчётные формулы, включающие в себя множество переменных величин, подлежащих учёту при оценке энергии сигнала в дожде. В соответствии с исходными данными заполнить соответствующие строки (выделено красным цветом) (рисунок 7).  Рисунок 7– Пример ввода исходных данных Интенсивность выпадения осадков зависит от коэффициента доступности канала и климатического региона, в котором располагается земная станция. Коэффициент доступности канала для всех вариантов составляет 0,999, а климатический регион определяется по известным географическим координатам ЗС – по рисунку 8. С учетом климатического региона и коэффициента готовности канала из таблицы определяется интенсивность выпадения осадков.  Рисунок 8 – К определению климатического региона  Рисунок 9 – Соответствие коэффициента доступности канала, климатической зоны и интенсивности осадков Полученные расчеты свести в таблицу:
Исследование зависимости потерь энергии сигнала в дожде от частоты В соответствии с рисунком 10 ввести исходные данные и зафиксировать график зависимости потерь в дожде от частоты. Поскольку значение частоты радиосигнала является изменяемым параметром, вводить значение, соответствующее своему варианту, не нужно.  Рисунок 10 - Пример ввода исходных данных Исследование зависимости потерь энергии сигнала в дожде от угла места В соответствии с рисунком 11 ввести исходные данные и зафиксировать график зависимости потерь в дожде от угла места. Поскольку значение угла места является изменяемым параметром, вводить рассчитанное значение, соответствующее своему варианту, не нужно.  Рисунок 11 - Пример ввода исходных данных
5 Контрольные вопросы Как влияет высота точки приёма над уровнем моря на величину потерь энергии сигнала в спокойной атмосфере? Перечислите основные постоянные величины, входящие в формулы для расчёта величины Lа. Чем объяснить наличие всплесков затухания сигнала в спокойной атмосфере на частотах около 22 и 60 ГГц? Чем можно объяснить уменьшение потерь энергии сигнала в спокойной атмосфере с увеличением угла места? От чего зависит величина эквивалентного пути радиосигнала в атомах кислорода и в молекулах водяного пара? От чего в реальных условиях зависит средняя абсолютная влажность воздуха? От чего зависит величина эквивалентного пути радиосигнала в атомах кислорода и в молекулах водяного пара? Как влияет высота точки приёма над уровнем моря на величину потерь энергии сигнала в осадках? Как вы считаете, какие явления и природные факторы определяют принадлежность территории к определённой климатической зоне? Перечислите основные постоянные величины, входящие в формулы для расчёта величины Lд. Какими способами можно повысить надежность приёма сигнала при воздействии осадков? Поясните смысл параметра «эффективная высота дождевого слоя». От чего зависит это значение? Чем можно объяснить уменьшение потерь энергии сигнала в осадках с увеличением угла места? Чем можно объяснить увеличение потерь энергии сигнала в осадках с увеличением частоты радиосигнала? |